Markör destekli seleksiyon
Markör destekli seleksiyon (MAS), agronomik ve ekonomik olarak önem arz eden ve birden fazla gen veya lokus tarafından kontrol edilen karakterlerin hızlı bir şekilde aktarımı sağlamak, yüksek verimli, kaliteli bitkisel ürün elde etmek amacıyla klasik bitki ıslahında karşılaşılan sorunları çözmek için kullanılan alternatif ve yardımcı bir tekniktir.
Belirlenen genlerin klasik bitki ıslahıyla aktarılmasında, klasik ıslahın uzun zaman gerektirebilmesi gibi problemlerle karşılaşılabilmektedir. Klasik bitki ıslahı, melezleme sonucu elde edilen ve açılım gösteren yavru bireyler arasından üstün genotiplerin fenotipik seçimine dayanmaktadır. Ancak genotip x çevre etkileşimlerinden dolayı bu uygulama zorlaşmaktadır. Bu teknikte çok sayıda avantaja sahip olan moleküler markörler tercih edilmektedir. Moleküler markörler, genomda bir gen ya da gen bölgesine ilişkin DNA parçası veya biyokimyasal maddeler olarak tanımlanmaktadır. Markör destekli seleksiyon tekniği, bitki ıslahı, genotip tanımlama, aile ve popülasyon yapısının belirlenmesi, genetik çeşitlilik ve genetik haritalama gibi pek çok konuda uygulama alanına sahiptir. Bu teknik klasik ıslahı tamamlayıcı, oldukça hızlı, etkin, doğru ve ekonomik bir seleksiyon yöntemidir.
Melezleme yapılmadan önce başarılı bir ıslah çalışması için ebeveynlerin doğru seçilmesi gerekir. Özellik ne kadar karmaşıklaşırsa arzu edilen sonucu elde edebilmek için daha fazla zaman ve çaba harcanması gerekir. MAS'ın amacı; bireyde aranan özelliğin olup olmadığının tespiti için gereken süreyi azaltmak ve güvenilirliği artırmaktır. İkinci bir hedefi ise özelliğin belirlenebilmesi için maliyeti ve işgücünü en aza indirmektir. Eğer DNA düzeyinde ayırt edici özelliği tespit edebiliyorsa bitkinin büyümesine gerek kalmadan erken dönemde pozitif seçilim yapılabilir. Üzerinde çalışılan dayanıklılık geniyle ilgili markör veya gene özgü primerler kullanılarak ebeveynler ve ıslah sonucu elde edilen bireyler (F1, F2 vb) fide döneminde PCR ile hızlı ve güvenli şekilde belirlenmektedir. MAS kullanılarak dayanıklı bireyler hızlı şekilde belirlenebilmektedir.
Avantajları
[değiştir | kaynağı değiştir]Markör destekli seleksiyon fenotipik seleksiyona oranla basit bir metottur. Çok bitkiden oluşan geniş popülasyonların kullanıldığı çalışmalarda fenotipik seçilim için çok sayıda ve deneyimli elemanlara ihtiyaç vardır. Moleküler markörlerin kullanıldığı seleksiyonda seleksiyon sonucu daha güvenilir bir oranda daha az hatta odaklanılmaktadır. Bu da fenotipik seleksiyonun bu tür zorluklarını en aza indirip, özellikle sera ve saha denemeleri açısından da kaynakların etkili kullanımına imkân sağlayarak maliyeti düşürmektedir. MAS; tohum veya fide dönemleri gibi bitkilerin olgunlaşmasını beklemeden erken dönemlerde seleksiyona izin verdiği için klasik ıslah çalışmalarına oranla zamandan tasarruf sağlayıp, verimi artırmaktadır. Fenotipik analizler; çevre, kalıtım, genlerin sayısından etkilenir fakat moleküler markörler çevreden etkilenmezler bu sayede daha güvenilir fenotip tahmini yapılabilir. Bunun yanında ko-dominant markörler sayesinde belirli genotiplerin de daha doğru ve etkili seçilimi yapılabilmektedir. MAS, özellikle hastalık ve direnç genleri bakımından gen piramitlemesine imkân verir. Biyogüvenlik ve biyoetik sorunları yoktur. Moleküler markörler morfolojik ve biyokimyasal markörlere göre birçok avantajlara sahiptirler,[1][2][3]
- Güvenirlidirler,
- Standardize edilebilir, tekrar edilebilir.
- Genomda birden fazla bölgeyi belirlenebilir,
- Çevreden etkilenmezler,
- Kodominant olabilirler,
- Tek bir dokuya özgü değildir tüm dokularda tanımlanabilmektedirler,
- Markörler öldürücü etkiye sahip değillerdir.
Kısıtlamaları
[değiştir | kaynağı değiştir]En sık gündeme getirilen risk, genetik çeşitliliğin daralmasına yol açabilecek yalnızca işaretleyici ve/veya polimorfik işaretleyicilerin belirlendiği anaçların kullanılmasıdır. Bu özellikle daha iyi rapor edilmiş kaynakları kullanmak yerine birkaç tane çok iyi tanımlanmış hastalık dayanıklılık genlerine yoğunlaşma şeklinde olabilir. Bu risk ıslahçılar tarafından programın bir kısmını yeni karakterize edilmemiş materyale ayrılarak en aza indirebilir.[4][5]
Kullanılan genetik markörler
[değiştir | kaynağı değiştir]Morfolojik markörler, çiçek rengi, tohum şekli gibi fenotipik olarak kolayca izlenebilen özelliklerin seçiliminde kullanılan markörlerdir[6]
Biyokimyasal markörler, protein ve moleküler markörler yardımıyla yapılan seleksiyon ile geri melez ıslahında yapılan ıslah çalışmalarıyla birlikte başarıyla kullanılabileceğini bildirilmiştir.[7] Markör destekli seleksiyon yardımıyla yapılan ıslah çalışmalarında farklı markör tiplerinin kombinasyonunun seleksiyonun güvenilirliğini ve etkinliğini artırdığı saptanmıştır.
Moleküler markörler, moleküler belirleyiciler diğer belirleyicilere göre daha güvenilirdirler. Çevreden etkilenmemeleri, bitkilerin gelişmelerinin her aşamasında kullanılabilmeleri, bitkinin olgunlaşmasının beklenmesine gereksinim olmaması ve geniş bir varyasyon göstermeleri gibi avantajları vardır. Moleküler markörler bitkilerde genetik karakterizasyon, genetik teşhis ve filogenetik analizlerde de yaygın bir biçimde kullanılmaktadır.[8] Bu belirleyiciler kullanılarak genetik çeşitlilik araştırılabilmekte ve türlerin taksonomik tanımlaması yapılarak, filogenetik olarak akrabalıklar saptanabilmektedir.[9][10][11]
Moleküler markörlerin kullanım alanları
[değiştir | kaynağı değiştir]Bir bitkiyi aynı anda birden fazla hastalık veya zararlı etmenle testlemek geleneksel yöntemlere göre hemen hemen imkânsızdır. Bütün bu zorluklar moleküler markörlerin devreye girmesiyle aşılabilmektedir.[12] Hastalık ve zararlılara karşı dayanıklılık genleri çoğunlukla bitkilerin yabani formlarında bulunmakta ve bu genler melezleme çalışmaları ile yabani bitkilerin kültür formlarına aktarılmaktadır.[13] Dayanıklılık geni ile ilgili moleküler markör veya markörlerin daha önceden oluşturulması veya genin klonlanması dayanıklılık ıslahı çalışmalarına büyük kolaylıklar getirmektedir.
Devam eden ıslah çalışmaları sırasında ortaya çıkan birçok durumdan dolayı, melez hatlarının tanımlanması gerekmektedir.[14] Moleküler markörler sayesinde karışan hatların tanımlanması sağlanabilmektedir.
Moleküler markörler bir hibridin geliştirilmesi için yapılan melezlemenin başarısını ve hibrit saflığını belirlemek için de kullanılmaktadır.
Kaynakça
[değiştir | kaynağı değiştir]- ^ Botstein, D., White, R., Skolnick, M. ve R. Davis. 1980. Construction of a Genetic Linkage Map in Man Using Restriction Fragment Length Polymorphisms. Amer. J. Human Genet., 32, 314-331.
- ^ Helentjaris, T.,King, G.,Slocum, M.,Siedenstrang, C. and Wegman, S., 1985. Restriction Fragment Polymorphisms as Probes for Plant Diversityand Their Development as Tools for Applied Plant Breeding. Plant Molecular Biology, 5:109-118.
- ^ Williams, J.G.K., Kubelik, A.R., Livak, K.J., Rafalski, A.J. and Tingey, S.C.,1990. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers. Oxford University Press, 18:22, 6531-6535.
- ^ Barr, A.T., 2000. Marker-Assisted Selection in Theory and Practice. Plant Breeding and Farmer Participation, Ceccarelli, S., Guimarães, E.P., Weltzien, E. Food and Agriculture Organization of The United Nations, Rome. p. 479-517.
- ^ Akar, Taner., 2004. Moleküler İşaretleyici Destekli Seleksiyon Kuramı Ve Uygulaması (Çeviri). Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstiüsü Dergisi, s. 204.
- ^ Yıldırım, A. ve Kandemir, N., 2001. Genetik Markörler ve Analiz Metotları. Bitki Biyoteknolojisi II. Bölüm 23, 334-363.
- ^ Abdel-Hady, M.S. ve Naggar, M.H., 2007. Wheat Genotypic Variation and Protein Markers in Relation With in Vitro SelectionfFor Drought Tolerance. Journal of Applied Sciences Research, 3(10), 926-934.
- ^ Rafalski, A., Morgante, M., Powell, W., Vogel, J.M. ve Tingey, S.V., 1996. Generating and Using DNA Markers in Plants. In: Birren B., Lai E. (Eds.): Analysis of Non-Mammalian Genomes - A Practical Guide. Academic Pres., New York.
- ^ Lowe, A.J., Hinotte, O. ve Guarino, L., 1996. Standardization of Molecular GeneticTechniques for The Characterization of Germplasm Collections: The Caase of Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). Plant Genetic Resources Newsletter, 107, 50-54.
- ^ Ateş Sönmezoğlu, Ö.A., 2006. Mikrosatelit DNA Belirleyicileri Kullanarak Yerel Makarnalık Buğday Çeşitlerinin Tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Tokat.
- ^ Dede, B., 2006. Mikrosatelit DNA Belirleyicileri Kullanarak Yerel Ekmeklik Buğday Çeşitlerinin Tanımlanması. Yüksek Lisans Tezi, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarla Bitkileri Anabilim Dalı, Tokat.
- ^ Ballvora, A., J. Hesselbach, J., Niewöhner, D., Leister, F., Salamini ve Gebhardt, C., 1995. Marker Enrichment And High- Resolution Map of The Segment of Potato Chromosome VII Harbouring The Nematode Resistance Gene Gro1. Mol Gen. Genet., 249, 82-90.
- ^ Boerma, H.R. ve R.S. Hussey. 1992. Breeding Plants For Resistance To Nematodes. Journal of Nematology, 24, 242-252.
- ^ Henry, R.J., 1997. Practical Applications of Plant Molecular Biology. Chapman & Hall, 263 p, London.